5G+工业互联网行业应用白皮书—中国实现新型工业化的探索与实践

BRICS BusinessCouncil 金砖国家工商理事会中方数字经济工作组 “5G+工业互联网” 行业应用白皮书中国 实现新型工业化的探索与实践 二零二三年 2023 中国联通 Chinaunicom “5G+工业互联网”行业应用白皮书 中国实现新型工业化的探索与实践 版权声明 本报告版权属于中国联合网络通信有限公司研究院，并受法 律保护。转载、摘编或利用其他方式使用本报告文字或者观点的应注明“来源：中国联通研究院”。违反上述声明者，本院将道 究其相关法律责任。 “5G+工业互联网”行业应用白皮书中国实现新型工业化的探索与实践 目录 前言 “5G+工业互联网”发展新态势 （一）“5G+工业互联网”促进产业升级，推动高质量发展.3 （二）全球“5G+工业互联网”发展进入快车道.8 （三）中国“5G+工业互联网”迈入发展新阶段.11 “5G+工业互联网”体系架构17 （一）终端层：联接海量工业设备.17 （二）网络层：搭建全要素互联互通桥梁18 （三）平台层：实现生产调度统一管理.19 （四）应用层：覆盖四大生产应用场景20 三、“5G+工业互联网”引领行业实践创新.21 (一)“5G+工业互联网”助力矿山行业安全生产.22 (二)5G+工业互联网”推动钢铁行业成本优化.30 (三)“5G+工业互联网”推进汽车制造智能化转型37 (四)“5G+工业互联网”加速智慧工厂发展落地.44 四、探索“5G+工业互联网”未来发展新路径53 (一)加强核心技术创新，深化能力协同融合.53 (二)拓展商业融资渠道，强化政府保障能力..53 (三)分类施策场景牵引，有序推进规模应用.54 (四)推动创新联合行动，畅通生态融通渠道.55 “5G+工业互联网”行业应用白皮书一中国实现新型工业化的探索与实践 前言 5G+工业互联网”是指通过以5G、AI为代表的新一代信息 工业智能化发展的关键综合信息基础设施，是第四次工业革命的重要基石。通过对人、机、物、系统等的全面连接，构建起覆盖全产业链、全价值链的全新制造和服务体系，为新型工业化提供了实现途径。当前，全球新一轮科技革命和产业变革深入推进，“5G+工 为疫情恢复后的世界经济创造新的发展机遇。 本白皮书聚焦中国"5G+工业互联网"行业发展态势，分析5G+ 工业互联网在数字经济中的重要作用，深入解析中国“5G+工业互联网”发展情况，洞察矿山、钢铁、汽车等重点行业应用情况从细分行业发展政策情况、行业痛点业务需求、典型使用场景、成效等方面进行解读，精选已实现落地的“5G全连接工厂”经典案 例，并总结中国政府为推动产业发展，采用的政策和市场双轮驱动 组织创新等行业应用规模化发展经验。希望中国在“5G+工业互联网”行业探索和实践的成功经验可为金砖伙伴未来新型工业化的发展提供参考。中国愿与全球各国共同合作，探索5G和工业互联网融合发展新模式，让数字文明造福各国人民，推动构建人类命运共 同体。 “5G十工业互联网”行业应用白皮书 中国实现新型工业化的探索与实践 一 编写组成员 牵头编制单位： 中国联通研究院、中国联通国际公司 编写成员（排名不分先后）： 郭耀隆、罗力卓、夏播、苑东平、杨锦洲、周晓龙、陈丹、李红五、 魏进武、孟树森、宋朝军、傅瑜瑜、余东海、王彬 “5G+工业互联网”行业应用白皮书一一中国实现新型工业化的探索与实践 一、“5G+工业互联网”发展新态势 （一）“5G+工业互联网”促进产业升级，推动高质量发展 1.“5G+工业互联网”赋能实体经济，助推数字经济发展 5G与云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术交织并进 与实体经济在更厂范围、更深程度、更高水平融合应用，加快了实体经济数字化、网络化、智能化转型创新，推动工业化与信息化融合发展，同时带动上下游“端-网-边-业全产业链实现高端化突破，促进 数字经济进一步发展壮大。 5G+工业互联网赋能传统实体经济价值提升，其作为全要素 全产业链、全价值链连接的枢纽，能够优化社会资源配置，对于新发展格局的构建发挥着至关重要的作用。“5G+工业互联网“通过将各类数据进行采集、传输、分析并形成智能反馈，有力推动生产要素循环流转和生产、分配、流通、消费各环节有机衔接，助力原有制造体系打破在时间和空间上的约束，促进软硬件、创意、设计等各类资源厂泛聚集与高效匹配，优化产业主体协作模式，重构协作链条及流程带动产业生产效率提升和价值增值。 “5G+工业互联网”逐渐成为数字经济发展的核心抓手，是数字经济时代的工业“新底座”。随看以数字经济为重要引擎的新一轮产业革命不断推进，“5G+工业互联网”已经应用到原材料、装备制造等国民经济重点行业，在推动数字经济进入快车道方面，具有不可替代的关键性作用。中国《“十四五”数字经济发展规划》明确到2025 年工业互联网平台应用普及率达到45%。作为新型生产力，“5G+ -3. 工业互联网将促进数字经济发展产生质的变革，通过数字与实体深 度交融、物质与信息耦合，大幅提升了生产资料、生产要素的效率，足进了生产关系变革，推动质量变革、效率变革、动力变革。 2.“5G+工业互联网”深度融合是实现新型工业化的关键 5G是驱动工业互联网发展的关键技术，工业互联网是5G规模化应用的主阵地。国际电信联盟（ITU）定义的5G三大应用场景中，低时延高可靠（URLLC）、海量机器类通信（mMTC）两大主要应 用场景均主要面向工业行业需求而设计。5G可有效解决工业有线技术移动性差、组网不灵活、特殊环境铺设困难等问题，满足大规模数据采集和感知、精准操控、远程控制等工业生产需要。工业互联网为5G规模化发展提供了广泛的空间，持续拓展5G应用的广度和深度， 5G+工业互联网”的融合特性是推动新型工业化进程的关键。“5G+工业互联网“融合由浅入深、循序渐进，由生产监测、远程服务、智慧物流等基础环节向数字化研发、机器视觉检测、精准设备控制等关键环节延伸。具体来看，主要包括技术融合、设备融合、终端融合、算网融合、数据融合和生态融合六个方面， 技术融合生态融合 标准融合 终端融合 5G+工业互联网 深度融合 算网融合 数据融合 图1：“5G+工业互联网”的融合特性 技术融合。工业互联网需要物联网来解决感知、网络来解决通讯 云计算来解决数字化和智能化的问题。5G本质上只是提供泛在连接的基础网络，唯有与云计算、大数据、人工智能等多种技术相互融合协同创新，才能充分发挥出行业赋能效果。 标准融合。伴随R15、16、17三个版本的演进，5G融入行业的 特性逐步释放，也更加与行业深入渗透和融合。从R15版本主要面 向2C市场、到R16向行业扩展，再到R17扩展至垂直行业的全面 渗透。5G赋能行业的纵深发展加速信息通信企业快速建立行业生态， R15:美定5G在工业行业应用基础R16:5G全面支持工业垂直行业应用R17:5GtoBOT+ICT深度融台 6107 图2：5G标准演进丰富工业互联网工具箱 终端融合。“5G+工业互联网”涉及网络化升级改造、融合产品研发等诸多内容，带动研发一批新型工业融合终端。截至2022年5月底，全球5G工业路由器/网关数量已达86款。中国涌现出一批具备5G通信能力的AGV、无人机、MES终端等融合终端产品。 算网融合。以NFV/SDN为核心技术的下一代网络规模部署，算力和网络开始在基础设施层面逐步融合，随着5G+MEC的飞速发展， 进一步驱动网络开始感知算力的位置，实现就近分流，算网融合的一 体化平台服务已成趋势。 数据融合。工业互联网数据整合了工业数据以及互联网数据，是 工业经济发展的核心要素。数据共享将从产线内数据资源的整合共享 数据壁垒，实现产品全生命周期的智能化调控与智能化生产。 生态融合。“5G+工业互联网”新型产业生态打破了传统的 1/C1/OT分权而治的局面，构建以企业为主体，汇聚信息通信企业 安全企业、高校、科研院所、金融机构等各领域主体，形成跨界融合 跨界合作、开放包容、协同创新的新型产业生态体系， 3.“5G+工业互联网”“量身定制”，赋能千行百业 “5G+工业互联网”助推工业化与数字化、网络化、智能化融合 是实现新型工业化“融合”的粘合剂和催化剂，加速新型工业化进程的关键工具箱。“5G+工业互联网”夯实产业数字基础，提供网络平台、安全三大功能体系，以及工业5G模组、网关等关键产品，满足工业生产需要的大型传输、高精度定位等难点痛点的需求。5G+工业互联网”融入产业核心环节，深入工业内核，融通生产全域数据让工业实时控制、机器视觉、数字李生、智慧园区等复杂工业场景变为现实，成为提质增效的有力法宝。“5G+工业互联网”提高产业链协作效率，增强产业链企业发展能力和供应链一体化水平，为中小企业转型升级提供可借鉴的成熟方案和先进经验 -6 “5G+工业互联网”行业应用白皮书一一中国实现新型工业化的探索与实践 Q：您组织所面临的主要业务挑战有哪些？ 互 中国制造业内部成本增加 企业面临的竞争加剧31.7% 四大挑战 缺乏创新26.8% 需求变化26.8% 缺乏灵活和自适应的供应链23.2% 整合可持续发展成果22.0% 不确定的国际贸易环境22.0% 不了解数字化转型22.0% 不断变化的经济状况和不确定性/外部压力19.5% 无法拓展新市场17.1% 由于不断增加的连接技术而引起的安全担忧14.6% 缺乏支持消费者设备连接性的技术14.6% 销量下降14.6% 难以找到熟练工人 改善员工和第三方的安全9.8% 图3：受访工业企业面临的主要业务挑战调查结果 （来源：IDC、COSMOPlat） 联合国产业分类中共有41个工业门类，不同门类既有共性的痛点，每个门类又有各自独特的挑战，“5G+工业互联网”可以针对行业特点拿出“量体裁衣”的方案。针对钢铁、矿山等生产环境高温高危的行业，提供少人化、无人化作业方案及全流程实时监控确保安全。针对服装行业客户较多个性定制化的需求，通过“5G+工业互联网定制化流程、提高生产效率、保障产品质量。“5G+工业互联网”促进生产原料、设备机械、劳动力以及产业链上下游各方协同配合、紧密连接，生产效率、营业利润、工艺质量等得到优化。 “5G+工业互联网”正在与千行百业加速融合，深入赋能。据统 国民经济重点行业得到深度应用、快速推广，“5G+工业互联网”支 撑实体经济降本、提质增效、绿色发展的重要作用不断显现。5G也是助力工业转型升级的一种技术手段，逐步成为推进新型工业化自标 -7. “5G+工业互联网”行业应用白皮书一中国实现新型工业化的探索与实践 买现的强劲动力。 网互 （二）全球“5G+工业互联网发展进入快车道 全球“5G+工业互联网”呈现出快速发展、广泛应用、技术不断创新、开放性更强、行业集成趋势明显、投入与收益逐渐平衡的新态势。“5G+工业互联网”在微观层面能够帮助制造企业提高运营效率、降低成本、增强应变敏捷性和灵活性，在宏观层面会影响国家和地区 司的比较优势、竞争优势，进而促进世界产业格局发生变革。因此， 世界主要工业大国都在积极推动新型工业化进程，纷纷推出各自的工业互联网架构体系，强化本国在工业互联网领域的话语权和掌控力， 相继进军工业互联网领域，成为了世界竞争新焦点。 1.“5G+工业互联网”发展前景广阔，全球市场规模持续 扩大 全球工业互联网产业发展迅猛，市场前景广阔。根据中国工业互 联网研究院测算，2021年全球工业互联网产业增加值规模达到3.73 万亿美元，年均增速近6%。产业数字化仍是数字经济发展的主引擎，据中国信通院测算，产业数字化占数字经济比重为85%，其中，第三产业数字化引领行业转型发展，一二三产业数字经济占行业增加值比重分别为8.6%、24.3%和45.3%。工业大国领跑全球产业发展 在59个主要工业国家中，美中日德四国工业互联网产业增加值规模 占比超过50%，以美国工业互（物）联网联盟（IIC）、德国工业4.0 平台为代表的组织，聚焦差异化方向，持续推动产业生态建设。发达 -8 国家数字经济领先优势明显，根据中国信通院测算，202